(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111537802.2 (22)申请日 2021.12.15 (71)申请人 中国航天空气动力技 术研究院 地址 100074 北京市丰台区云岗西路17号 (72)发明人 姚雨竹　胡海洋　黄飞　程晓丽　 吕俊明　 (74)专利代理 机构 北京思创大成知识产权代理 有限公司 1 1614 代理人 张立君 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/15(2006.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 30/25(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 热力学非平衡水蒸气气体红外辐射逐线计 算方法及设备 (57)摘要 本申请公开了一种热力学非平衡水蒸气气 体红外辐射逐线计算方法及设备。 该方法可以包 括： 采用双温度模型， 读取热力学非平衡水蒸气 气体状态 参数与水蒸气气体光谱参数； 计算以振 动温度为平衡温度的热力学平衡状态水蒸气气 体的谱线强度； 计算水蒸气分子的转动能项值、 转动配分函数与振动配分函数； 计算热力学非平 衡状态水蒸气气体的辐射光谱吸收系数、 发射源 项与源函数， 进行热力学非平衡水蒸气气体红外 辐射逐线计算。 本发明采用双温度模型， 对热力 学平衡状态气体辐射逐线计算方法进行改进优 化建立了热力学非平衡水蒸气气体红外辐射逐 线计算方法。 权利要求书2页 说明书9页 附图1页 CN 114417556 A 2022.04.29 CN 114417556 A 1.一种热力学非平衡水蒸气 气体红外辐射逐线计算方法， 其特 征在于， 包括： 采用双温度模型， 读取 热力学非平衡水蒸气 气体状态参数与水蒸气 气体光谱参数； 计算以振动温度为平衡温度的热力学平衡 状态水蒸气 气体的谱线强度； 计算水蒸气分子的转动能项值、 转动配分函数与振动配分函数； 计算热力学非平衡状态水蒸气气体的辐射光谱吸收系数、 发射源项与源函数， 进行热 力学非平衡水蒸气 气体红外辐射逐线计算。 2.根据权利要求1所述的热力学非平衡水蒸气气体红外辐射逐线计算方法， 其中， 所述 热力学非平衡水蒸气 气体状态参数包括平动 ‑转动温度、 振动电子温度与压力。 3.根据权利要求2所述的热力学非平衡水蒸气气体红外辐射逐线计算方法， 其中， 通过 公式(1)计算以振动温度为平衡温度的热力学平衡 状态水蒸气 气体的谱线强度： 其中， ref表示参考状态； S为谱线强度； Qυ是振动配分函数； Qr是转动配分函数； E ″表示 低态能量； kB为玻尔兹曼常数； c0是真空光速； h为普朗克函数。 4.根据权利要求1所述的热力学非平衡水蒸气气体红外辐射逐线计算方法， 其中， 通过 公式(2)计算热力学非平衡 状态水蒸气 气体的辐射 光谱吸收系数： 其中， Ju和Jl分别为高态能级和低态能级 转动量子数， Eu＝El+hc η为高态能级能量； 上标 ne表示热力学非平衡状态， e表示 热力学平衡状态； T表示平衡温度， Tv表示振动温度， Tr表示 转动温度； Qv表示振动配分函数， Qr表示转动配分函数； F(Jl)表示低态转动能项值， F(Ju)表 示高态转动能项值； h为普朗克常数； c为真空中的光速； k 为波尔兹曼常数。 5.根据权利要求1所述的热力学非平衡水蒸气气体红外辐射逐线计算方法， 其中， 通过 公式(3)计算热力学非平衡 状态水蒸气 气体的发射源项： 通过公式(4)计算热力学非平衡 状态水蒸气 气体的源函数： 其中， Ju和Jl分别为高态能级和低态能级 转动量子数， Eu＝El+hc η为高态能级能量； 上标 ne表示热力学非平衡状态， e表示 热力学平衡状态； T表示平衡温度， Tv表示振动温度， Tr表示 转动温度； Qv表示振动配分函数， Qr表示转动配分函数； F(Jl)表示低态转动能项值， F(Ju)表 示高态转动能项值； h为普朗克常数； c为真空中的光速； k 为波尔兹曼常数。 6.根据权利要求1所述的热力学非平衡水蒸气气体红外辐射逐线计算方法， 其中， 通过 公式(5)计算水蒸气分子的转动能项值： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114417556 A 2其中， F(J， K)为水蒸气分子的转动能项值， A、 B、 C为转动常数， J是不含核自旋的总角动 量的量子数。 7.根据权利要求1所述的热力学非平衡水蒸气气体红外辐射逐线计算方法， 其中， 通过 公式(6)计算水蒸气分子的转动配分函数： 通过公式(7)计算水蒸气分子的振动配分函数： 其中， Qr为转动配分函数， Qv为振动配分函数。 8.根据权利要求1所述的热力学非平衡水蒸气气体红外辐射逐线计算方法， 其中， 通过 公式(8)进行 热力学非平衡水蒸气 气体红外辐射逐线计算： κη＝∑iκηi＝∑iSi·F( η‑η0i) (8) 其中， κηi为第i条谱线在波数η处的吸收系数； Si为第i条谱线的谱线强度； η0i为第i条谱 线的谱线中心波数； F( η ‑η0i)为第i条谱线的归一 化线形函数。 9.一种电子设备， 其特 征在于， 所述电子设备包括： 存储器， 存储有可执行指令； 处理器， 所述处理器运行所述存储器 中的所述可执行指令， 以实现权利要求1 ‑8中任一 项所述的热力学非平衡水蒸气 气体红外辐射逐线计算方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 该计算机可读存储介质存储有计算机程 序， 该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1 ‑8中任一项所述的热力学非平衡水蒸气 气体红外辐射逐线计算方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114417556 A 3